ES2269963T3 - ENDOTHERMAL ENGINE WITH ROTATING PISTONS. - Google Patents
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Abstract
Description
Motor endotérmico con pistones rotativos.Endothermic motor with rotary pistons.
La presente invención se refiere a un motor endotérmico con pistones rotativos.The present invention relates to an engine Endothermic with rotary pistons.
Los motores de combustión interna con pistones son en su gran mayoría del tipo alternativo, es decir, presentan unos pistones con movimiento alternativo.Internal combustion engines with pistons they are mostly of the alternative type, that is, they present pistons with alternative movement.
Como los motores de pistones alternativos adolecen de algunos inconvenientes tales como, por ejemplo, su peso, tamaño, complejidad de construcción, la disposición desequilibrada de las masas en movimiento y la potencia específica relativamente limitada, en el pasado se ha experimentado con motores de combustión interna con pistones rotativos de los cuales el que alcanzó la realización práctica y está todavía en uso es el motor denominado Wankel por el nombre de uno de sus inventores.As alternative piston engines they suffer from some inconveniences such as, for example, their weight, size, construction complexity, unbalanced layout of the moving masses and the specific power relatively limited, in the past it has been experimented with combustion engines internal with rotary pistons of which the one that reached the practical realization and is still in use is the engine called Wankel by the name of one of its inventors.
El principio de funcionamiento de este motor Wankel (objeto de diversas patentes entre las cuales está la patente US nº 2.988.065) se expone brevemente a continuación con referencia a las figuras diagramáticos adjuntas 1A-1D (vistas en sección transversal) y 1E (vista en despiece ordenado).The operating principle of this engine Wankel (subject to various patents among which is the US Patent No. 2,988,065) is briefly set forth below with reference to the attached diagrammatic figures 1A-1D (cross-sectional views) and 1E (view in exploded order).
Incluye un estator "a" que tiene una cámara interna "b" de forma cilíndrica con una sección transversal de perfil trocoidal, cuya superficie es cóncava excepto en dos zonas medianas opuestas "c", en las que es ligeramente convexa. Un rotor "f" situado dentro de la cámara está conectado a un árbol de accionamiento "d" (que atraviesa coaxialmente la cámara) por una leva "e" con perfil circular sujeta excéntricamente al árbol de accionamiento, consistiendo dicho rotor en un cuerpo prismático cuya sección transversal tiene el perfil de un triángulo con lados curvilíneos. Durante el funcionamiento del rotor acoplado de una manera giratoria a la leva circular, el giro alrededor del eje de la leva provoca el giro de dicho eje alrededor del eje del árbol de accionamiento y, en consecuencia, el giro del propio árbol. Esto tiene lugar con la contribución de dos ruedas dentadas "g" y "h" una dentro de otra, de las cuales la primera "g" está fijada al árbol de accionamiento y es coaxial con éste y la segunda "h" engrana con la primera y está sujeta al rotor.It includes a "a" stator that has a camera internal "b" cylindrical shape with a cross section of trocoidal profile, whose surface is concave except in two zones opposite medians "c", in which it is slightly convex. A rotor "f" located inside the chamber is connected to a tree drive "d" (which coaxially crosses the camera) by a cam "e" with circular profile eccentrically attached to the drive shaft, said rotor consisting of a body prismatic whose cross section has the profile of a triangle with curvilinear sides. During operation of the coupled rotor in a rotating way to the circular cam, the rotation around the axis of the cam causes the rotation of said axis around the axis of the drive shaft and, consequently, the rotation itself tree. This takes place with the contribution of two sprockets "g" and "h" one inside another, of which the first "g" is fixed to the drive shaft and is coaxial with this and the second "h" meshes with the first and is subject to rotor.
En cada uno de los tres espacios huecos delimitados por la superficie de la cámara del estator y por la superficie periférica del rotor tienen lugar unas carreras del funcionamiento cíclico del motor similares a los de los motores endotérmicos alternativos de cuatro ciclos.In each of the three hollow spaces delimited by the surface of the stator chamber and by the peripheral surface of the rotor runs of the cyclic motor operation similar to those of engines alternative endothermic four cycles.
Las figuras 1A-1D ilustran la forma en que las carreras se suceden uno a otro en cada uno de los tres espacios huecos con cada 90º de giro del árbol de accionamiento y con un giro correspondiente de 30º del rotor. En efecto, a las posiciones del rotor ilustradas en las figuras corresponden las siguientes carreras en los espacios huecos (f1), (f2) y (f3) adyacentes a los lados f1, f2 y f3 del rotor.Figures 1A-1D illustrate the way in which the races follow each other in each of the three hollow spaces with every 90º turn of the tree drive and with a corresponding 30º rotation of the rotor. In effect, to the rotor positions illustrated in the figures correspond the following races in the hollow spaces (f1), (f2) and (f3) adjacent to the sides f1, f2 and f3 of the rotor.
Posición de la figura 1APosition of Figure 1A
- (f1):(f1):
- fin de la carrera de escape a través del conducto de escape "l" y comienzo de la carrera de aspiración a través del conducción de aspiración "m"; (f2): comienzo de la carrera de compresión; (f3) carrera de expansión que sigue a la ignición de la mezcla por la bujía "i".end of the escape run through of the exhaust duct "l" and beginning of the aspiration through the aspiration line "m"; (f2): beginning of the compression stroke; (f3) expansion run that Follow the ignition of the mixture by the spark plug "i".
Posición de la figura 1BPosition of Figure 1B
- (f1):(f1):
- continuación de la carrera de aspiración; (f2) carrera de compresión; (f3) máximo de la carrera de expansión y comienzo del escape.continuation of the career of aspiration; (f2) compression stroke; (f3) career maximum of expansion and beginning of escape.
Posición de la figura 1CPosition of Figure 1C
- (f1):(f1):
- continuación de la carrera de aspiración (f2); carrera de ignición y de compresión máxima; (f3) continuación de la carrera de escape.continuation of the career of aspiration (f2); ignition and maximum compression stroke; (f3) continuation of the escape race.
Posición de la figura 1DPosition of Figure 1D
- (f1):(f1):
- fin de la carrera de aspiración; (f2) carrera de expansión que sigue a la ignición de la mezcla; (f3) continuación de la carrera de escape.end of the suction stroke; (f2) expansion stroke that follows the ignition of the mixture; (f3) continuation of the escape race.
Se aprecian por la descripción anterior que en el motor Wankel hay tres ciclos útiles (uno para cada espacio hueco) con cada revolución del rotor, a las que corresponden tres revoluciones del árbol de accionamiento, y, por tanto, hay un ciclo útil con cada revolución del árbol.They are appreciated by the previous description that in the Wankel engine there are three useful cycles (one for each space hollow) with each revolution of the rotor, to which three correspond revolutions of the drive shaft, and therefore there is a cycle useful with every revolution of the tree.
El documento DE-B-1295569 describe un motor endotérmico con pistones rotativos con una cámara interior, un árbol de accionamiento y vástagos con un extremo conectado rígidamente al árbol de accionamiento y el otro extremo articulado con un respectivo pistón de forma prismática, teniendo los pistones una superficie convexa con dos bordes apicales rectilíneos. El perfil en sección de la cámara interior es ovoidal y se construye adoptando para dos partes opuestas un arco de circunferencia y para las partes restantes unas curvas obtenidas punto a punto por la trayectoria trazada por un borde apical de un pistón cuando el otro borde se mueve a lo largo de uno de los arcos de circunferencia.The document DE-B-1295569 describes an engine endothermic with rotary pistons with an inner chamber, a drive shaft and stems with one end connected rigidly to the drive shaft and the other articulated end with a respective piston prismatically, having the pistons a convex surface with two rectilinear apical edges. He Sectional profile of the inner chamber is ovoidal and constructed adopting for two opposite parts an arc of circumference and for the remaining parts some curves obtained point by point by the trajectory drawn by an apical edge of one piston when the other edge moves along one of the arches of circumference.
El objetivo de la presente invención es la realización de un motor endotérmico con pistones rotativos que, en comparación con los motores de la técnica anterior y, en particular, con el motor Wankel, presentaría al menos una de las siguientes ventajas:The objective of the present invention is the realization of an endothermic motor with rotary pistons that, in comparison with prior art engines and, in particular, with the Wankel engine, I would present at least one of the following advantages:
- --
- mayor simplicidad de construcción; higher simplicity of construction;
- --
- un número más alto de ciclos útiles para cada revolución del árbol de accionamiento, a highest number of useful cycles for each revolution of the tree drive,
- --
- mayor potencia específica, y higher specific power, and
- --
- una disposición más equilibrada de las masas móviles. a more balanced arrangement of mobile masses.
Según la solución inventiva del alcance más amplio, el motor endotérmico con pistones rotativos contempla un ciclo de funcionamiento que comprende las carreras de aspiración, compresión, expansión y escape de fluido y la presencia de:According to the inventive solution of the scope more wide, the endothermic motor with rotary pistons contemplates a operating cycle comprising suction strokes, compression, expansion and fluid leakage and the presence of:
- --
- un estator que tiene una cámara de estator interna con forma cilíndrica cerrada en sus extremos por dos placas de base y provisto de un conducto de escape de fluido de la cámara y un conducto de aspiración de fluido hacia la cámara, a stator that has an internal cylindrical stator chamber closed at its ends by two base plates and provided with a chamber fluid exhaust duct and a duct fluid aspiration into the chamber,
- --
- un árbol de accionamiento que atraviesa dicha cámara coaxialmente, y a drive shaft that crosses said chamber coaxially, Y
- --
- un rotor conectado al árbol de accionamiento y que, durante su giro presenta unas superficies enfrentadas a partes de la superficie de la cámara de estator y delimita con dichas partes unas cámaras de trabajo de volumen variable con el giro del árbol de accionamiento, a rotor connected to the drive shaft and which, during its rotation it has surfaces facing parts of the surface of the stator chamber and delimits with said parts cameras of variable volume work with the rotation of the tree drive,
- en el que:at that:
- --
- el rotor comprende unos vástagos que funcionan como manivelas, cada uno con un extremo conectado rígidamente al árbol de accionamiento y con el otro extremo articulado a un respectivo pistón de forma prismática; he rotor comprises rods that function as cranks, each with one end rigidly connected to the drive shaft and with the other end articulated to a respective piston so prismatic
- --
- dicho pistón presenta una superficie frontal convexa que termina en dos lados opuestos con dos bordes rectilíneos apicales paralelos al eje del árbol de accionamiento, estando enfrentada siempre dicha cara durante el giro del árbol de accionamiento a partes de la superficie de la cámara del estator y presentando una curvatura nunca mayor que la curvatura de dichas partes, y saying piston has a convex front surface that ends in two opposite sides with two apical rectilinear edges parallel to the axis of the drive shaft, said face always facing during the rotation of the drive shaft to parts of the surface of the stator chamber and presenting a never greater curvature that the curvature of said parts, and
- --
- la cámara del estator presenta una sección transversal con perfil ovoidal simétrico con respecto a dos ejes perpendiculares entre sí y configurado para asegurar en cada posición del rotor un contacto sellado con dichos bordes apicales, y the stator chamber features a cross section with profile ovoidal symmetric with respect to two axes perpendicular to each other and configured to ensure a contact in each rotor position sealed with said apical edges, and
- --
- se denomina "l" y "L" a las longitudes de los semiejes más corto y más largo, respectivamente, del perfil ovoidal de la cámara del estator y se denomina "r" al valor 0,5 \sqrt{L^{2} + l^{2}}, representando los bordes apicales de cada pistón una distancia de 2\cdotr uno a otro. be denominate "l" and "L" to the lengths of the semi-axes more short and longer, respectively, of the ovoidal profile of the camera of the stator and is called "r" to the value 0.5 \ sqrt {L2} + l 2, the apical edges of each piston representing a distance of 2 \ cdotr to each other.
El motor está caracterizado porque:The engine is characterized by:
- --
- el eje de la articulación de cada pistón está situado en el plano definido por los dos bordes apicales y es equidistante de los mismos, he joint axis of each piston is located in the plane defined by the two apical edges and is equidistant from the themselves,
- --
- la distancia del eje de la articulación al eje del árbol de accionamiento es "r", the distance from the axis of the joint to the axis of the shaft drive is "r",
- --
- el perfil de la cámara del estator se expresa en coordenadas polares por la ecuación: \rho(\theta) = 2r \cdot cos(\Psi_{M} - \Psi_{m}) \cdot sen^{2} \theta + \Psi_{m}) he Stator chamber profile is expressed in polar coordinates by the equation: \ rho (\ theta) = 2r \ cdot cos (\ Psi_ {M} - \ Psi_ {m}) \ cdot sen ^ {2} \ theta + \ Psi_ {m})
- en la que \Psi_{M} = arccos(l/2r) y \Psi_{m} = arccos (L/2r).in which \ Psi_ {M} = arccos (l / 2r) and \ Psi_ {m} = arccos (L / 2r).
Se indican realizaciones preferidas en las reivindicaciones siguientes.Preferred embodiments are indicated in the following claims.
Para clarificar mejor los objetivos y características de la presente invención, se describen a continuación y se ilustran en los dibujos adjuntos (figuras 2 a 13) formas de realización preferidas ejemplares de la misma, en las que:To better clarify the objectives and characteristics of the present invention are described as below and are illustrated in the accompanying drawings (figures 2 to 13) exemplary preferred embodiments thereof, in the that:
la figura 2: muestra una vista en perspectiva esquemática de un motor montado de acuerdo con la presente invención,Figure 2: shows a perspective view schematic of an engine mounted in accordance with this invention,
la figura 3: muestra una vista explosionada del motor de la figura 2,Figure 3: shows an exploded view of the motor of figure 2,
las figuras 4A-4D: muestran unas vistas en sección transversal esquemáticas del mismo motor con diferentes ángulos de giro del árbol de accionamiento,Figures 4A-4D: show some schematic cross-sectional views of the same engine with different angles of rotation of the drive shaft,
la figura 5: muestra una vista esquemática de la cámara de estator y el rotor ilustrando un criterio de dimensionamiento preferido del rotor y la cámara,Figure 5: shows a schematic view of the stator chamber and rotor illustrating a criterion of preferred sizing of the rotor and chamber,
las figuras 6A-6D: muestran unas vistas axonométricas del cuerpo 1c de la figura 3,Figures 6A-6D: show some axonometric views of body 1c of figure 3,
las figuras 7A-7B: muestran unas vistas axonométricas de la placa 1a de la figura 3,Figures 7A-7B: show some axonometric views of the plate 1a of figure 3,
las figuras 8A-8E: muestran unas vistas axonométricas de un pisón de la figura 3,Figures 8A-8E: show some axonometric views of a tamper of figure 3,
las figuras 9A-9B: muestran unas vistas axonométricas de las manivelas 3a y 3a' de la figura 3;Figures 9A-9B: show some axonometric views of cranks 3a and 3a 'of figure 3;
las figuras 10A-10B: muestran unas vistas axonométricas de un pasador de pistón que actúa como una articulación, yFigures 10A-10B: show axonometric views of a piston pin that acts as a joint, and
las figuras 11, 12 y 13A-13B muestran el equivalente a las figuras 3, 4, 9A y 9B en caso de que el motor se realice con tres pistones rotativos.Figures 11, 12 and 13A-13B show the equivalent to figures 3, 4, 9A and 9B in case The engine is made with three rotating pistons.
Las figuras 2, 3 y 4A-4D ilustran la idea de la solución en la que se basa la presente invención.Figures 2, 3 and 4A-4D illustrate the idea of the solution on which the present is based invention.
En efecto, el motor endotérmico de acuerdo con la presente invención exige un ciclo de funcionamiento que comprende unas carreras de aspiración, compresión, expansión y escape de fluido y la presencia de:In effect, the endothermic engine according to The present invention requires an operating cycle that It includes some suction, compression, expansion and fluid leakage and the presence of:
- --
- un estator 1 que comprende un cuerpo cilíndrico 1c con una cámara de estator interna cilíndrica cerrada en sus extremos por dos placas de bases 1a-1b y provista de un conducto 1d para el escape de fluido de la cámara y un conducto 1e para la aspiración de fluido hacia la cámara, a stator 1 comprising a cylindrical body 1c with a chamber of internal cylindrical stator closed at its ends by two plates of bases 1a-1b and provided with a conduit 1d for the fluid leakage from the chamber and a conduit 1e for aspiration of fluid into the chamber,
- --
- un árbol de accionamiento 2 que atraviesa dicha cámara coaxialmente, y a drive shaft 2 that crosses said chamber coaxially, Y
- --
- un rotor 3 conectado al árbol de accionamiento y que, durante su giro, presenta unas superficies enfrentadas a partes de la superficie de la cámara del estator y delimitando con dichas partes dichas cámaras de trabajo cuyo volumen varía con el giro del árbol de accionamiento. a rotor 3 connected to the drive shaft and which, during its rotation, it has surfaces facing parts of the surface of the stator chamber and delimiting with said parts said chambers of work whose volume varies with the rotation of the tree drive
El motor presenta las siguientes características:The engine features the following features:
- --
- el rotor 3 comprende dos vástagos 3a, 3a' que funcionan como manivelas y cada uno de ellos con un extremo conectado rígidamente al árbol de accionamiento y el otro extremo articulado con un respectivo pistón 3b, 3b' de forma prismática, he rotor 3 comprises two stems 3a, 3a 'that function as cranks and each of them with one end rigidly connected to the tree drive and the other end articulated with a respective piston 3b, 3b 'prismatically,
- --
- el pistón anteriormente mencionado 3b, 3b' presenta una cara 3b_, 3b'_ con una superficie convexa y que termina en dos lados opuestos con dos bordes rectilíneos apicales 3b^, 3b'^ paralelos al eje del árbol de accionamiento, he Piston mentioned above 3b, 3b 'presents a face 3b_, 3b'_ with a convex surface and ending on two opposite sides with two apical rectilinear edges 3b ^, 3b '^ parallel to the axis of the tree drive,
- --
- durante el giro del árbol de accionamiento, la superficie mencionada anteriormente está siempre enfrentada a partes de la superficie de la cámara del estator y presenta una curvatura nunca mayor que la curvatura de dichas partes (véanse las figuras 4A-4D), during the rotation of the drive shaft, the surface mentioned previously it is always facing parts of the surface of the stator chamber and has a curvature never greater than the curvature of these parts (see figures 4A-4D),
- --
- la cámara del estator presenta una sección transversal con perfil ovoidal simétrico con respecto a dos ejes (x, y) perpendiculares entre sí y configurado de tal modo que se asegure para cada posición del rotor un contacto sellado con ambos bordes apicales mencionados 3b^ (3b'^). the stator chamber features a cross section with profile ovoidal symmetric with respect to two perpendicular axes (x, y) each other and configured so that it is secured for each position of the rotor a sealed contact with both apical edges mentioned 3b ^ (3b '^).
La figura 5 muestra una vista esquemática de la cámara del estator y el rotor ilustrando un criterio de dimensionamiento preferido para los mismos.Figure 5 shows a schematic view of the stator chamber and rotor illustrating a criterion of preferred sizing for them.
De acuerdo con este criterio, habiéndose denominado "L" y "l" a las longitudes de los dos semiejes del perfil de sección transversal ovoidal de la cámara del estator y habiéndose denominado "r" al valor 0,5 \cdot \sqrt{L^{2} + l^{2}}, cada pistón 3b, 3b' está dimensionado de tal manera que la distancia entre sus bordes apicales es igual a 2r, mientras que el eje de la articulación que conecta la manivela 3a, 3a' al respectivo pistón 3b, 3b' está situado en el plano definido por dichos bordes apicales y equidistante de los mismos, y la manivela 3a, 3a' está dimensionada de tal modo que la distancia entre el eje de la articulación anteriormente mencionada y el eje del árbol de accionamiento es igual a "r". Adoptando estos criterios de dimensionamiento preferidos, la curva que representa el perfil de la cámara del estator se expresa en coordenadas polares por la siguiente ecuación:According to this criterion, having called "L" and "l" to the lengths of the two semi-axes of the ovoidal cross section profile of the stator chamber and having called "r" to the value 0.5 \ cdot \ sqrt {L2} + l 2, each piston 3b, 3b 'is sized such that the distance between its apical edges is equal to 2r, while the joint axis connecting the crank 3a, 3a 'to the respective piston 3b, 3b 'is located in the plane defined by said edges apical and equidistant from them, and the crank 3a, 3a 'is sized in such a way that the distance between the axis of the joint mentioned above and the shaft of the tree drive equals "r". Adopting these criteria of preferred sizing, the curve that represents the profile of the stator chamber is expressed in polar coordinates by the following equation:
\rho(\theta) = 2r \cdot cos((\Psi_{M} - \Psi_{m}) \ sen^{2} \theta + \Psi_{m})\ rho (\ theta) = 2r \ cdot cos ((\ Psi_ {M} - \ Psi_ {m}) \ sen ^ {2} \ theta + \ Psi_ {m})
en la que:in the that:
\Psi_{M} = arccos(l/2r)\ Psi_ {M} = arccos (l / 2r)
\Psi_{m} = arccos (L/2r)\ Psi_ {m} = arccos (L / 2r)
En efecto, con estos criterios de dimensionamiento, el ángulo en el centro subtendido por la cuerda PP' (figura 5) es siempre recto y las coordenadas \rho y \rho' de dos puntos cualesquiera de la curva espaciados angularmente en 90º satisfacen siempre la relación \rho^{2}(\theta) + \rho'^{2}(\theta + \pi / 2) = (2r)^{2}, y esto asegura que, para cada posición del rotor, los márgenes apicales estén siempre en contacto con la superficie del estator.Indeed, with these criteria of sizing, the angle in the center subtended by the rope PP '(figure 5) is always straight and the coordinates \ rho and \ rho' of any two points of the curve angularly spaced in 90º always satisfy the relation \ rho2 (\ theta) + \ rho '2 (? + \ pi / 2) = (2r) 2, and this ensures that, for each rotor position, the margins apicals are always in contact with the surface of the stator
De acuerdo con una elección preferida, la relación L/l se supone dentro de un intervalo comprendido entre 1,15 y 1,35.According to a preferred choice, the L / l ratio is assumed within a range between 1.15 and 1.35.
Suponiendo, en particular, L/l = 1,28 y dimensionando l = 7,8 cm, resulta L = 10 cm, r = 6,34115 cm y \rho(\theta) = 12,6823 \cdot cos (0,246 \cdot sen^{2}\theta + 0,6624) cm.Assuming, in particular, L / l = 1.28 and sizing l = 7.8 cm, L = 10 cm, r = 6.34115 cm and \ rho (\ theta) = 12.6823 \ cdot cos (0.246 \ cdot sin 2 \ + 0.6624) cm.
En cada uno de los dos espacios huecos delimitados por la superficie de la cámara del estator y por las superficie periféricas de los pistones del rotor, tienen lugar unas carreras operativas cíclicas del motor similares a los de los motores endotérmicos alternativos de cuatro carreras (dado que el motor puede adoptar el sistema Diesel o el sistema Otto para la ignición, el orificio 1f en las figuras 3 y 4A indica el asiento del dispositivo de inyección o, respectivamente, de la bujía).In each of the two hollow spaces delimited by the surface of the stator chamber and by the peripheral surface of the rotor pistons, some occur cyclic engine operating strokes similar to those of four-stroke alternative endothermic motors (since the engine can adopt the diesel system or the Otto system for the ignition, hole 1f in figures 3 and 4A indicates the seat of the injection device or, respectively, the spark plug).
Las figuras 4A-4D ilustran la forma en que las carreras en cada uno de los dos espacios huecos se suceden uno a otro con cada 45º de giro del rotor y del árbol de accionamiento.Figures 4A-4D illustrate the way in which the races in each of the two hollow spaces are they happen to each other with every 45º of rotation of the rotor and the shaft of drive
En efecto, las carreras sucesivas en los espacios huecos (3b) y (3b') adyacentes a las superficies periféricas de los pistones 3b y 3b' corresponden a las posiciones del rotor ilustradas en las figuras.Indeed, successive careers in the hollow spaces (3b) and (3b ') adjacent to the surfaces peripherals of the pistons 3b and 3b 'correspond to the positions of the rotor illustrated in the figures.
Posición de la figura 4APosition of Figure 4A
- (3b):(3b):
- fin de la carrera de escape a través del conducto de escape "1d" y comienzo de la carrera de aspiración a través del conducto de aspiración "1e"; (3b'): ignición y carrera de compresión máxima.end of the escape run through of the exhaust duct "1d" and beginning of the suction through the suction duct "1e"; (3b '): ignition and maximum compression stroke.
Posición de la figura 4BPosition of Figure 4B
- (3b):(3b):
- continuación de la carrera de aspiración; (3b'): continuación de la carrera de expansión.continuation of the career of aspiration; (3b '): continuation of the expansion run.
Posición de la figura 4CPosition of Figure 4C
- (3b):(3b):
- carrera de aspiración máxima (3b'): carrera de expansión máxima.maximum suction stroke (3b '): maximum expansion stroke.
Posición de la figura 4DPosition of Figure 4D
- (3b):(3b):
- carrera de compresión; (3b'): carrera de escape.compression stroke; (3b '): escape race.
La descripción anterior muestra que hay dos ciclos útiles en el motor (uno para cada espacio hueco) por cada revolución del rotor y de la manivela.The description above shows that there are two Useful cycles in the engine (one for each hollow space) for each rotor and crank revolution.
Las figuras 6A-6D muestran esquemáticamente unas vistas axonométricas del cuerpo cilíndrico 1c en las figuras 2 y 3 y, más precisamente, la vista frontal (figuras 6A), la vista en planta desde arriba (figura 6B), la vista en planta desde abajo (figura 6C) y la vista lateral (figura 6D).Figures 6A-6D show schematically axonometric views of the cylindrical body 1c in figures 2 and 3 and, more precisely, the front view (figures 6A), the plan view from above (figure 6B), the view in plant from below (figure 6C) and side view (figure 6D).
Las figuras 7A y 7B muestran respectivamente las
vistas frontal y lateral de la placa 1a mostrada en las
figuras
2 y 3.Figures 7A and 7B show respectively the front and side views of the plate 1a shown in the figures
2 and 3
Las figuras 8A-8E muestran unas vistas axonométricas de un pistón de la figura 3 y, más precisamente, la vista en planta (figura 8A), la vista frontal (figura 8B), la vista explosionada desde abajo (figura 8C), la vista en sección transversal explosionada (figura 8D) y la vista lateral (figura 8E) del pistón sin el inserto apical referido anteriormente.Figures 8A-8E show some axonometric views of a piston of figure 3 and, more precisely, the plan view (figure 8A), the front view (figure 8B), the view exploded from below (figure 8C), the view in exploded cross section (figure 8D) and side view (figure 8E) of the piston without the apical insert referred to previously.
En las figuras, las partes marcadas tienen los siguientes significados:In the figures, the marked parts have the following meanings:
81: espacio para alojar el extremo superior de la manivela y un pasador de pistón 10 (figura 10A, 10B) que actúa como una articulación,81: space to accommodate the upper end of the crank and a piston pin 10 (figure 10A, 10B) that acts as a joint,
82: orificios dentro de los cuales se alojan los extremos del pasador del pistón y de los cojinetes de rodillos que retienen el pasador de pistón (no mostrado en las figuras),82: holes in which the ends of the piston pin and roller bearings that retain the piston pin (not shown in the figures),
83: surco curvado en los lados del pistón que actúan como un asiento para un segmento metálico curvado 88 (figura 8B) solicitado por unos resortes (no mostrados en las figuras) para que salga de dicho asiento a fin de ejercer presión contra la pared interna de las placas 1a y 1b para asegurar un sellado lateral,83: curved groove on the sides of the piston that they act as a seat for a curved metal segment 88 (figure 8B) requested by springs (not shown in the figures) to leaving the seat in order to exert pressure against the wall internal of plates 1a and 1b to ensure a lateral seal,
84: vista en sección transversal de un componente con forma prismática que materializa los extremos apicales del pistón,84: cross-sectional view of a prismatic shaped component that materializes the ends piston apicals,
85: alojamiento del cuerpo básico del extremo apical 84 diseñado para encajarse de manera que discurra en cavidades del pistón en las que hay resortes (no mostrados en las figuras) que solicitan dicho cuerpo básico para que salga de dicha cavidad a fin de ejercer presión contra la pared cilíndrica de la cámara de estator para asegurar un sellado apical,85: basic end body housing apical 84 designed to fit so that it runs in piston cavities where there are springs (not shown in the figures) requesting said basic body to exit said cavity so as to exert pressure against the cylindrical wall of the stator chamber to ensure an apical seal,
86: vista lateral de la cabeza del extremo apical 84 mostrando un nervado periférico con una muesca diseñada para permitir la entrada de un extremo del segmento curvado encajado en el surco 83, y86: side view of the end head apical 84 showing a peripheral rib with a notch designed to allow the entry of one end of the fitted curved segment in groove 83, and
87: asiento del resorte (no mostrado en las figuras) que solicita dicho extremo del segmento curvado encajado en el surco 83 para ejercer presión contra la pared interior de las placas 1a y 1b a fin de asegurar un sellado lateral.87: spring seat (not shown in the figures) requesting said end of the curved segment fitted in groove 83 to exert pressure against the inner wall of the plates 1a and 1b in order to ensure a lateral seal.
Las figuras 9A y 9B muestran (a escala reducida en comparación con la utilizada para las figuras 8), respectivamente, las vistas en planta desde arriba y frontal de las manivelas 3a, 3a' y el árbol de accionamiento 2, mientras que las figuras 10A y 10B muestran respectivamente las vistas en planta desde arriba y lateral del pasador de pistón destinado a encajar con los extremos en los orificios 82 de cada pistón (figuras 8A-8C).Figures 9A and 9B show (on a reduced scale compared to that used for figures 8), respectively, the top and front views of the cranks 3a, 3a 'and drive shaft 2, while the Figures 10A and 10B respectively show the plan views from the top and side of the piston pin intended to fit with the ends in the holes 82 of each piston (figures 8A-8C).
La figura 9B muestra que los extremos de manivela 3a y 3a' están conformados como una horquilla y que el pasador de pistón 10 en su parte mediana presenta una sección transversal cuadrada. En efecto, esta parte está diseñada para sujetarse por enchavetado en la cavidad de dicha horquilla como se muestra en las líneas de trazos de la figura 9B.Figure 9B shows that the ends of crank 3a and 3a 'are shaped like a fork and that the piston pin 10 in its medium part has a section transverse square. Indeed, this part is designed to be clamped in the cavity of said fork as shown in the dashed lines of figure 9B.
Naturalmente, pueden realizarse numerosas modificaciones, adaptaciones, variaciones, omisiones y sustituciones de elementos por otros funcionalmente equivalentes en formas de realización anteriormente descritas sin apartarse del alcance de la invención.Naturally, numerous can be done modifications, adaptations, variations, omissions and substitutions of elements by other functionally equivalent in forms of embodiment described above without departing from the scope of the invention.
Una de tales variaciones podría concernir, por ejemplo, al número de pistones. En efecto, las figuras 11, 12, 13A y 13B muestran el equivalente de las figuras 3, 4, 9A y 9B si el motor se realiza con tres pistones rotativos. En este caso, los criterios de dimensionamiento y, en particular, la forma de la cavidad del estator y la de los pistones son similares al caso anterior, mientras que el número de ciclos útiles por revolución del árbol de accionamiento irá de dos a tres.One such variation could concern, for example, to the number of pistons. Indeed, figures 11, 12, 13A and 13B show the equivalent of Figures 3, 4, 9A and 9B if the Engine is made with three rotary pistons. In this case, the sizing criteria and, in particular, the shape of the Stator and piston cavity are similar to the case previous, while the number of useful cycles per revolution of the drive shaft will go from two to three.
Por la descripción anterior, son evidentes las ventajas de la presente invención en comparación con la técnica anterior y, en particular, con respecto al motor Wankel. En efecto:From the above description, the advantages of the present invention compared to the technique previous and, in particular, with respect to the Wankel engine. In effect:
- --
- hay una mayor simplicidad de construcción que se deriva de la ausencia de acoplamientos con levas excéntricas y acoplamientos de ruedas engranadas, there is greater simplicity of construction that derives from the absence of couplings with eccentric cams and wheel couplings gears,
- --
- los ciclos útiles para cada revolución del motor están duplicados (solución de dos pistones) o triplicados (solución de tres pistones) con un incrementos resultante en la potencia específica del motor, y the Useful cycles for each engine revolution are doubled (two piston solution) or triplicate (three solution pistons) with a resulting increase in specific power of the engine, and
- --
- se eliminan masas excéntricas móviles. be eliminate mobile eccentric masses.
Claims (6)
- --
- un estator (1) que presenta una cámara de estator interna con forma cilíndrica cerrada en sus extremos por dos placas de base (1a, 1b) y provisto de un conducto de escape (1d) para el escape de fluido de la cámara y un conducto de aspiración (1e) para la aspiración de fluido hacia la cámara, a stator (1) presenting an internal stator chamber shaped Cylindrical closed at its ends by two base plates (1a, 1b) and provided with an exhaust duct (1d) for fluid leakage of the chamber and a suction duct (1e) for the aspiration of fluid into the chamber,
- --
- un árbol de accionamiento (2) que atraviesa dicha cámara coaxialmente, a drive shaft (2) running through said chamber coaxially,
- --
- un rotor (3) conectado al árbol de accionamiento y que, durante su giro, presenta unas superficies enfrentadas a unas partes de la superficie de la cámara del estator y delimitando con dichas partes unas cámaras de trabajo de volumen variable con el giro del árbol de accionamiento, a rotor (3) connected to the drive shaft and which, during its turn, has surfaces facing parts of the surface of the stator chamber and delimiting with said parts variable volume work chambers with the rotation of the tree drive,
- en el que:at that:
- --
- el rotor comprende unos vástagos (3a, 3a') que funcionan como manivelas, presentando cada uno de ellos un extremo conectado rígidamente al árbol de accionamiento (2) y el otro extremo articulado con un respectivo pistón (3b, 3b') de forma prismática, he rotor comprises rods (3a, 3a ') that function as cranks, each of them presenting a connected end rigidly to the drive shaft (2) and the other end articulated with a respective piston (3b, 3b ') so prismatic
- --
- dicho pistón presenta una cara de superficie convexa (3b_, 3b'_) que termina en dos lados opuestos con unos bordes apicales rectilíneos (3b^, 3b'^) paralelos al eje del árbol de accionamiento, saying piston has a convex surface face (3b_, 3b'_) that ends on two opposite sides with rectilinear apical edges (3b ^, 3b '^) parallel to the axis of the drive shaft,
- --
- dicha cara (3b_, 3b'_), durante el giro del árbol de accionamiento, mira siempre hacia unas partes de la superficie de la cámara del estator y presenta una curvatura nunca mayor que la curvatura de dichas partes, y bliss face (3b_, 3b'_), during the rotation of the drive shaft, look always towards parts of the surface of the stator chamber and has a curvature never greater than the curvature of said parts, and
- --
- la cámara del estator presenta una sección transversal con perfil ovoidal simétrico con respecto a dos ejes mutuamente perpendiculares (x, y) y está configurada de tal modo que se asegure con cada posición del rotor un contacto sellado con ambos dichos bordes apicales mencionados, definiendo así un espacio hueco delimitado por la superficie de la cámara del estator y la cara de superficie convexa del pistón y en el que el tiene lugar el ciclo de funcionamiento, y the stator chamber features a cross section with profile oval symmetric with respect to two axes mutually perpendicular (x, y) and is configured so as to ensure with each rotor position a sealed contact with both said Apical edges mentioned, thus defining a hollow space bounded by the surface of the stator chamber and the face of convex surface of the piston and in which the cycle takes place of operation, and
- --
- se denomina "l" y "L" las longitudes de los semiejes más cortos y más largos, respectivamente, del perfil ovoidal de la cámara del estator y se denomina "r" al valor \sqrt{L^{2} + l^{2}}, representando los bordes apicales (3b^, 3b'^) de cada pistón una distancia de 2\cdotr entre ellos, be called "l" and "L" the lengths of the semi-axes more short and longer, respectively, of the ovoidal profile of the chamber of the stator and is called "r" to the value \ sqrt {L2} + l 2, representing the apical edges (3b ^, 3b '^) of each piston a distance of 2 \ cdotr between them,
- caracterizado porque: characterized in that:
- --
- el eje de la articulación de cada pistón está situado en el plano definido por los dos bordes apicales y equidistante a los mismos, he joint axis of each piston is located in the plane defined by the two apical edges and equidistant from the themselves,
- --
- la distancia del eje de la articulación al eje del árbol de accionamiento es "r", the distance from the axis of the joint to the axis of the shaft drive is "r",
- --
- el perfil de la cámara del estator se expresa en coordenadas polares por la ecuación \rho(\theta) = 2r \cdot cos((\Psi_{M} - \Psi_{m}) sin^{2} \theta + \Psi_{m}) he Stator chamber profile is expressed in polar coordinates by the equation \ rho (\ theta) = 2r \ cdot cos ((\ Psi_ {M} - \ Psi_ {m}) without ^ 2 \ theta + \ Psi_ {m})
- en la que \Psi_{M} = arccos(l/2r) y \Psi_{m} = arccos (L/2r).in which \ Psi_ {M} = arccos (l / 2r) and \ Psi_ {m} = arccos (L / 2r).
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